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A 100 ANNI LUCE DA NOI, NELLA COSTELLAZIONE DORADO

Prima Terra in zona abitabile per Tess

Si chiamano Toi-700b, Toi-700c e Toi-700d e sono i tre mondi individuati da Tess attorno alla stella Toi-700. Tra questi, Toi-700d è la prima Terra abitabile scoperta dal cacciatore di esopianeti. L’annuncio è stato dato al 235mo meeting della Aas durante il quale sono stati presentati i tre articoli, sottoposti per la pubblicazione sulla rivista ApJ, che ne riportano i dettagli. Tra i firmatari di uno questi ci sono cinque italiani: Giovanni Covone e Luca Cacciapuoti, della Federico II di Napoli, e Mario Di Sora, Giovanni Isopi e Franco Mallia dell'Osservatorio astronomico amatoriale di Campo Catino

Illustrazione dell’esopianeta Toi-700 d basata su diversi ambienti simulati per ottenere una versione del pianeta coperta dall’oceano. Crediti: Goddard Space Flight Center, Nasa

Non ci poteva essere inizio d’anno migliore per Tess. Il cacciatore di esopianeti della Nasa ha infatti scoperto un nuovo sistema planetario. La notizia è stata data ieri, lunedì 6 gennaio, durante il 235mo meeting dell’American Astronomical Society (Aas), che si sta svolgendo in questi giorni a Honolulu, nelle Hawaii. Un sistema con tre pianeti in orbita attorno al 700esimo Object of Interest identificato da Tess, da cui il nome Toi-700 che porta questo sole: una piccola e fredda stella nana di tipo M situata a circa 100 anni luce da noi nella costellazione meridionale del Dorado. La stella, presente in 11 dei 13 settori di cielo che Tess ha osservato durante il primo anno di missione, ha circa il 40 per cento della massa e delle dimensioni del nostro Sole e più o meno la metà della sua temperatura superficiale.

Gli articoli che riportano i dettagli del nuovo sistema planetario, sottoposti per la pubblicazione a The Astrophysical Journal, sono tre. In uno di questi – “The First Habitable Zone Earth-sized Planet from TESS. I: Validation of the TOI-700 System” – il team internazionale di astronomi guidato da Emily Gilbert descrive il nuovo sistema planetario, le proprietà della stella ospite e le osservazioni fotometriche di follow-up che confermano l’identità dei tre pianeti. Tra gli autori ci sono anche cinque astrofisici italiani: Giovanni Covone e Luca Cacciapuoti del Dipartimento di fisica dell’Università di Napoli Federico II, e Mario Di Sora, Giovanni Isopi e Franco Mallia dell’Osservatorio astronomico amatoriale di Campo Catino, in provincia di Frosinone.

Schema delle orbite dei tre pianeti del sistema. Toi-700d, il più esterno dei tre, è il primo mondo di dimensioni terrestri scoperto da Tess nella zona abitabile di una stella. Crediti: Goddard Space Flight Center, Nasa

I tre pianeti individuati sono stati scoperti scandagliando migliaia di stelle alla ricerca di cali di luminosità dovuti al loro transito davanti al disco della stella. Tre mondi che portano il numero totale dei pianeti extrasolari confermati scoperti da Tess a quaranta. Un bottino niente male per uno strumento in orbita da poco più di un anno.

Il primo di questi – il più interno – è Toi-700b, un esopianeta di taglia terrestre (la sua massa prevista è di 1.07 masse terrestri), probabilmente roccioso, che orbita Toi-700 in 10 giorni. Il secondo in ordine di distanza dalla stella è Toi-700c. Un mini-Nettuno 2.6 volte più grande della Terra, con una massa stimata attorno a 7.48 masse terrestri, che orbita la stella in 16 giorni. Ma il più interessante è il terzo, il più esterno, Toi-700d: un altro mondo alieno dalle dimensioni simili a quelle della Terra e di 1.72 masse terrestri previste. Come Toi-700b è probabilmente roccioso, e orbita attorno alla stella in 37 giorni, ricevendo l’80 per cento dell’energia che il nostro Sole fornisce alla Terra. Ciò che lo rende speciale è che si trova all’interno della cosiddetta zona abitabile conservativa della stella. È dunque il primo mondo abitabile di dimensioni terrestri che sia mai stato scoperto da Tess, nonché uno dei pochi pianeti dalle dimensioni della Terra scoperti finora nella zona abitabile di una stella (gli altri includono alcuni pianeti nel sistema Trappist-1 e altri mondi scoperti dal telescopio spaziale Kepler).

Da sinistra: Giovanni Covone, astrofisico all’Università Federico II di Napoli e associato Inaf, e Luca Cacciapuoti, studente della laurea magistrale in Fisica della stessa università, fra i coautori dello studio

«I pianeti finora scoperti da Tess erano o fuori dalla zona abitabile o di massa molto maggiore di quella terrestre, e quindi probabilmente non di tipo roccioso (infatti, pianeti con raggio superiore a 1.6 volte quello terrestre sono probabilmente sempre simili a Nettuno)», spiega a Media Inaf Giovanni Covone. «Toi-700d è effettivamente il primo pianeta di dimensioni simili alla Terra nella zona abitabile della sua stella scoperto dalla missione Tess. Naturalmente essere nella zona abitabile (cioè la regione intorno ad una stella dove l’acqua  potrebbe essere stabilmente liquida sulla superficie di un pianeta se la sua atmosfera avesse una pressione sufficiente) è una condizione necessaria, ma non sufficiente per definire abitabile un pianeta. Toi-700d è un interessante candidato, ma per poter affermare che sia abitabile dovremmo confermare che abbia un’atmosfera».

Ma il sistema Toi-700 non è interessante soltanto per la presenza di una “Terra abitabile”. Ha infatti un’altra caratteristica inedita: contrariamente alla tendenza dei pianeti all’interno di sistemi planetari multipli di possedere una massa simile, l’architettura del sistema Toi-700, avendo un pianeta gigante a bassa densità (Toi-700c) situato fra due pianeti di tipo terrestre (Toi-700 b e d), rompe questo schema. «Al momento non abbiamo un modello teorico per spiegare la formazione ed evoluzione di una tale configurazione», osserva Covone. «Il sistema planetario Toi-700 rappresenta un interessante laboratorio per esplorare quali siano i meccanismi di formazione dei sistemi planetari».

A questa peculiarità si aggiunge anche il fatto che Toi-700, all’opposto di molte stelle di tipo M, è una stella “tranquilla”. «Queste stelle mostrano in genere un’intensa attività, con flare ultravioletti o un’elevata radiazione X che possono comportare anche la scomparsa dell’atmosfera dai pianeti che orbitano loro intorno», dice a questo proposito Covone. «L’assenza di particolari segni di attività stellare di Toi-700 rende ancora più interessante il pianeta Toi-700d per studi sulla sua possibile abitabilità. Inoltre, questa stella è più luminosa delle altre stelle con sistemi simili finora noti, rendendo possibili futuri studi sull’atmosfera dei suoi tre pianeti.

Una scoperta, questa del sistema Toi-700, che nasce da un errore, o meglio, dalla correzione di esso. Toi-700 era stata infatti originariamente classificata nel database Tess come più simile al nostro Sole, e ciò comportava che i suoi pianeti risultavano essere più grandi e più caldi di quanto siano in realtà. I ricercatori hanno però identificato l’errore.

«Quando abbiamo corretto i parametri della stella, le dimensioni dei suoi pianeti sono diminuite di conseguenza», ricorda la prima autrice dell’articolo, Emily Gilbert, dottoranda all’università di Chicago (Stati Uniti), «e ci siamo così resi conto che le dimensioni di quello più esterno erano circa quelle della Terra, e che si trovava nella zona abitabile. Inoltre, in 11 mesi di dati non abbiamo visto brillamenti dalla stella, il che migliora le probabilità che Toi-700d sia abitabile, semplificando la modellazione delle sue condizioni atmosferiche e superficiali». Missioni future potrebbero identificare le atmosfere presenti su questi pianeti e, in tal caso, determinare le loro composizioni.

I tre astrofili italiani dell’osservatorio di Campo Catino, località di Colle Pannunzio, Guarcino (FR) coautori della scoperta. Dall’alto: il direttore Mario Di Sora, il ricercatore Giovanni Isopi e il vicedirettore Franco Mallia

«Le informazioni che abbiamo su questo sistema sono basate soltanto sulla fotometria», sottolinea Franco Mallia. «Sappiamo che il primo pianeta, Toi-700b, è di taglia terrestre ma orbita troppo vicino alla sua stella per essere abitabile. Il secondo, Toi-700c, è un mini-Nettuno che riceve un irraggiamento stellare simile a quello di Venere. Il terzo, Toi-700d, è invece una “Terra” (1,19 volte il raggio terrestre) situata nella zona abitabile conservativa della sua stella».

Il contributo di Mallia, Di Sora e Isopi alla scoperta «è stato quello di verificare l’assenza di falsi positivi astrofisici come binarie a eclisse, che in certe condizioni possono generare dei transiti che possono essere confusi per dei pianeti», spiega Mallia a Media Inaf. «Ulteriori informazioni potranno essere raccolte in futuro tramite osservazioni spettroscopiche di precisione, per determinare le masse dei pianeti e l’eventuale presenza di atmosfera».

Una conferma, insomma. Conferma che per Toi-700d è avvenuta anche grazie a osservazioni di follow-up effettuate dal telescopio spaziale Spitzer, i cui risultati sono riportati nell’articolo di Rodriguez et al., il secondo studio sottoposto per la pubblicazione. «Dato l’impatto della scoperta – si tratta del primo pianeta di dimensioni terrestri scoperto da Tess nella zona abitabile di una stella – volevamo arrivare a una comprensione il più concreta possibile di questo sistema», dice Joseph Rodriguez, astronomo del Center for Astrophysics a Cambridge, nel Massachusetts. «Spitzer ha visto Toi-700d transitare esattamente quando ce lo aspettavamo. Si tratta di un grande contributo all’eredità di una missione che ha aiutato a confermare due dei pianeti di Trappist-1 e a identificarne altri cinque».

Guarda il servizio video su MediaInaf Tv:

Per saperne di più:

  • Leggi su arXiv il preprint dell’articolo “The First Habitable Zone Earth-sized Planet from TESS. I: Validation of the TOI-700 System”. di Emily A. Gilbert, Thomas Barclay, Joshua E. Schlieder, Elisa V. Quintana, Benjamin J. Hord, Veselin B. Kostov, Eric D. Lopez, Jason F. Rowe, Kelsey Hoffman, Lucianne M. Walkowicz, Michele L. Silverstein, Joseph E. Rodriguez, Andrew Vanderburg, Gabrielle Suissa, Vladimir S. Airapetian, Matthew S. Clement, Sean N. Raymond, Andrew W. Mann, Ethan Kruse, Jack J. Lissauer, Knicole D. Col´on, Ravi kumar Kopparapu, Laura Kreidberg, Sebastian Zieba, Karen A. Collins, Samuel N. Quinn, Steve B. Howell, Carl Ziegler,17 Eliot Halley Vrijmoet, Fred C. Adams, Giada N. Arney, Patricia T. Boyd, Jonathan Brande, Luca Cacciapuoti, Quadry Chance, Jessie L. Christiansen, Giovanni Covone, Tansu Daylan, Danielle Dineen, Courtney D. Dressing, Zahra Essack, Thomas J. Fauchez, Brianna Galgano, Lisa Kaltenegger, Stephen R. Kane, Christopher Lam, Eve J. Lee, Nikole K. Lewis, Sarah E. Logsdon, Avi M. Mandell, Teresa Monsue, Fergal Mullally, Susan E. Mullally, Rishi Paudel, Daria Pidhorodetska, Peter Plavchan, Naylynn Ta˜n´on Reyes, Stephen A. Rinehart, B´arbara Rojas-Ayala, Keivan G. Stassun, Peter Tenenbaum, Laura D. Vega, Geronimo L. Villanueva, Eric T. Wolf, Allison Youngblood, George R. Ricker, Roland K. Vanderspek, David W. Latham, Sara Seager, Joshua N. Winn, Jon M. Jenkins, G´asp´ar ´A. Bakos, C´esar Brice˜no, David R. Ciardi, Ryan Cloutier, Dennis M. Conti, Andrew Couperus, Mario Di Sora, Nora L. Eisner, Mark E. Everett, Tianjun Gan, Joel D. Hartman, Todd Henry, Giovanni Isopi, Wei-Chun Jao, Eric L. N. Jensen, Nicholas Law, Franco Mallia, Rachel A. Matson, Benjamin J. Shappee, Mackenna Lee Wood e Jennifer G. Winters

 

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Giuseppe Fiasconaro: Giuseppe Fiasconaro è un borsista Inaf. Dopo il conseguimento della laurea in Biologia Molecolare e Cellulare presso l’Università degli studi di Palermo ha condotto diverse esperienze di ricerca presso enti pubblici e privati. Attualmente si sta specializzando in divulgazione e comunicazione della scienza presso l’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Palermo (Inaf/Iasf-Pa).
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